在改造的表面上竞争性吸附CO2/CH4和CO2捕获:一个分子模拟
Hongguang Sui1, Fengyun Zhang1, Lei Zhang2
1College of Science, China University of Petroleum (East China), Qingdao 266580, PR China.
The Science of the total environment
|November 10, 2023
概括
功能化改性表面对甲和二氧化碳具有不同的吸附能力. 碳酸功能化为二氧化碳提供了比甲更高的吸附性和选择性.
科学领域:
- 材料科学:表面功能化和吸附现象.
- 计算化学:模拟方法的应用用于材料属性预测.
背景情况:
- 改性表面 (FMS) 正在研究气体吸附应用.
- 了解气体吸附行为对于气体分离和储存技术至关重要.
研究的目的:
- 调查表面功能化对改性 (FMS) 对甲 (CH4) 和二氧化碳 (CO2) 吸附的作用.
- 评估CO2/CH4混合物的吸附选择性以及压力和温度的影响.
主要方法:
- 采用大法典蒙特卡洛 (GCMC) 和分子动力学 (MD) 模拟.
- 计算了吸附异热量,气体分布,吸附点,异热热量和相互作用能量.
- 分析了压力和温度对吸附行为和选择性的影响.
主要成果:
- 对于CH4和CO2的吸附能力在SiO2-COOH功能化的表面上是最高的.
- 对于SiO2-COOH,CO2/CH4的选择性也是最高的,其次是SiO2-NH2,SiO2-OH,SiO2-SH,SiO2-CH3和SiO2-H.
- 温度上升会降低气体吸附;由于相互作用较强,CO2的吸附热量比CH4的吸附热量更高.
结论:
- 表面功能化显著影响气体吸附特性和CO2/CH4选择性.
- 功能组中的负电子原子通过静电相互作用增强吸附,有利于CO2吸附.
- SiO2-COOH表面在捕获和分离二氧化碳和CH4方面表现出卓越的性能.
